一种风洞式燃料电池环境舱和微流道布风系统的制作方法

1.本发明涉及一种氢燃料电池试验环境舱和用于氢燃料电池试验环境舱的布风系统。


背景技术：

2.随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车得到了快速发展的机遇，其中氢燃料电池汽车作为终极清洁能源，在载货汽车、大型载客汽车应用方面有其独特的技术和环保优势，是未来新能源汽车发展的主要方向之一。
3.氢燃料电池发电系统(以下简称系统)测试试验舱因其涉氢安全要求高、发热量大、新风需求量大等因素，受现有技术的制约，当前常规使用的普通环境试验舱无法满足燃料电池测试需要，无法支持燃料电池系统大功率持续运行。
4.当前现有的通用环境试验舱存在的缺陷：
5.1、传统环境试验舱采用舱内对流的换热的方式会因为舱容较大，空气循环过程中容易产生局部涡流，进而导致舱内空气局部温差大，进而导致舱内温度和湿度紊乱，使试验工作无法进行。
6.2、传统燃料电池试验舱在进行试验过程的时候，因为氢气密度相对于空气较氢，容易在舱内死角处造成氢气的聚部汇集而不能自动向上汇集排出。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种用于风洞式燃料电池环境舱的微流道布风系统，为燃料电池测试提供流场控制稳定、安全性高的环境模拟试验舱。
8.为此，本发明提供了一种用于风洞式燃料电池环境舱的微流道布风系统，包括在环境舱的第一侧壁面下部设置的主进风口、在环境舱的与第一侧壁面相对的第二侧壁面上部或在环境舱的顶壁上靠近第二侧壁面位置设置的主出风口，还包括：在所述主进风口上部的第一侧壁面上分布的若干侧微流道进风口，每个侧微流道进风口设有独立的第一风阀，用于开闭微流道和调整风流方向，使气流对准涡流点，以消除涡流和局部温差；在所述环境舱的底壁上分布的若干底微流道进风口，每个底微流道进风口设有独立的第二风阀，用于开闭微流道和调整风流方向，使气流对准涡流点和样件死角，以消除局部温差以及吹散死角可能的氢气聚集；在环境舱的顶壁上分布的若干顶微流道出风口，每个顶微流道出风口有独立的第三风阀，用于开闭微流道，所述顶微流道出风口用于吸出热空气以改善舱内流场；以及在所述主出风口下部的第二侧壁面上分布的若干侧微流道出风口，每个侧微流道出风口有独立的第四风阀，用于开闭微流道，所述侧微流道出风口用于改善舱内流场，使舱内温度均匀。
9.本发明还提供了一种风洞式燃料电池环境舱，包括燃料电池环境舱和用于燃料电池环境舱内气体循环使用的风洞，其中，所述燃料电池环境舱上设置有根据上面所描述的用于风洞式燃料电池环境舱的微流道布风系统。
10.本发明通过分布式微流道设置，结合矢量控制进风口方向，可消除燃料电池环境试验舱内的温场紊乱，有效控制舱内温度、湿度均匀稳定，同时可消除舱内死角可能造成的氢气局部聚集，为燃料电池测试提供流场控制稳定、安全性高的环境模拟试验舱。
11.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
12.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
13.图1是根据本发明的基于风洞原理的燃料电池环境舱的结构示意图；以及
14.图2是根据本发明的风洞式燃料电池环境舱的结构示意图。
15.附图标记说明
16.1、主进风口；2、侧微流道进风口；3、底微流道进风口；4、顶微流道出风口；5、侧微流道出风口；6、主出风口；7、主进风整流器；8、样件台。
具体实施方式
17.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
18.图1至图2示出了根据本发明的一些实施例。
19.本发明设计了一种用于风洞式燃料电池环境舱的微流道布风系统，其在风洞式燃料电池环境舱的相对两内侧壁、底壁、顶壁安装微流道进出风口，通过调整进风口矢量方向，改善舱内流场，避免舱内出现局部扰流和温湿度偏差，避免舱内氢气局部聚集，为燃料电池系统提供良好的温度、湿度控制。
20.如图1所示，本发明的用于风洞式燃料电池环境舱的微流道布风系统包括主进风口1、侧微流道进风口2、底微流道进风口3、顶微流道出风口4、侧微流道出风口5、主出风口6、以及主进风整流器7。
21.主进风口1由风阀和三维矢量可调导流板组装而成，风阀可用于开启和关闭主风口，调整风道循环压力；三维矢量可调导流板用于调整风流方向，确保进风口始终对准燃料电池系统空气压缩机吸气口。
22.侧微流道进风口2位于与主风口同侧，在主风口正上方呈矩阵式分布，每个侧微流道进风口通过夹层内埋风管与主进风管相连。每个侧微流道进风口有独立的风阀，用于开闭微流道和调整风流方向，使气流对准涡流点，以消除涡流和局部温差。
23.底微流道进风口3位于舱底部，在底壁上呈矩阵式分布，每个底微流道进风口通过底部夹层内埋风管与主进风管相连。每个底微流道进风口有独立的风阀，用于开闭微流道和调整风流方向，使气流对准涡流点和样件死角，以消除局部温差以及吹散死角可能的氢气聚集。
24.顶微流道出风口4安装于舱顶部，在顶壁上呈矩阵式分布，每个底微流道出风口通过底部夹层内埋风管与主出风管相连。每个顶微流道出风口有独立的风阀，用于开闭微流道。顶微流道出风口4用于吸出热空气以改善舱内流场。
25.侧微流道出风口5安装于正对主进风口的舱侧面，与主出风口同侧，位于主出风口下部，在侧壁上呈矩阵式分布，每个侧微流道出风口通过底部夹层内埋风管与主出风管相连。每个侧微流道出风口有独立的风阀，用于开闭微流道。侧微流道出风口5用于改善舱内流场，使舱内温度均匀。
26.主出风口6位于主进风口对面的第二侧壁的靠上部位或者顶壁的靠近第二侧壁的部位，用于吸走燃料电池系统和散热器所产生的热空气。主出风口6安装风阀，用于调节出风口的背压。
27.主进风整流器7用于对进风进行整流，以消除扰流、湍流、涡流，以最大程度实现平流和层流，确保流场稳定和温度均匀。样件平台8用于安装固定燃料电池系统。
28.在本发明中，各类风阀可通过市购获得，可根据风阀的功能需求来自由选用。
29.本发明的具有微流道布气系统的燃料电池环境舱与风洞结合使用，上述主进风管11和主出风管12二者之间连接风洞，将环境仓排出的气体经过风洞处理后再循环送给燃料电池环境舱。该风洞用于将燃料电池环境舱中排出的气体与新空气混合、并分离出氢气后循环供给至所述燃料电池环境舱。
30.如图2所示，该风洞20沿气流流向依次设置有新风口21、鼓风机22、换热/加除湿模块23、扩张管24、分离板25、排氢管26。
31.新风口21用于向风洞管道中引入新空气，由环境舱排出的气体和新空气混合经由鼓风机22赋能后，经过换热/加除湿模块23根据需要对气流进行换热/加湿/除湿处理，然后气流经过扩张管24增大空气流通面积，便于密度低于空气平均密度的氢气从空气中分离。
32.分离板25用于分离高含氢空气和无氢空气，密度比空气平均密度低的氢气从分离板25上方通过，由排氢管排出，普通空气从分离板25下方通过。
33.传统舱内循环方式可能导致舱内循环风入口氢浓度过高，有较大安全隐患，本环境舱通过风洞实现舱内气体循环，并将含氢量较高的空气排出，确保燃料电池环境试验舱的高安全性。
34.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。